FR2976656A1 - Circuit de fluide refrigerant avec deux moyens de stockage du fluide refrigerant. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un circuit 1 de fluide réfrigérant pour conditionner thermiquement un habitacle d'un véhicule, comprenant : - un compresseur 2 destiné à mettre en circulation le fluide réfrigérant, un échangeur intérieur 8 agencé pour assurer un échange thermique avec le fluide réfrigérant en vue de chauffer un flux d'air intérieur 9 destiné à être envoyé dans l'habitacle, - un premier organe de détente 14 installé entre l'échangeur intérieur 8 et un échangeur extérieur 7, l'échangeur extérieur 7 étant agencé pour assurer un échange thermique entre le fluide réfrigérant et un flux d'air, dit flux d'air extérieur 19, disposé à l'extérieur de l'habitacle, - un évaporateur 21 agencé pour assurer un refroidissement du flux d'air intérieur 9 par échange thermique avec le fluide réfrigérant, - un premier moyen de stockage 23 du fluide réfrigérant installé en aval du premier organe de détente 14 et en amont du compresseur 2, - un second moyen de stockage 16 du fluide réfrigérant installé entre une sortie d'une première portion 15, 29 d'échange thermique de l'échangeur intérieur 8 ou de l'échangeur extérieur 7 et le premier organe de détente 14 la première portion 15, 29 d'échange thermique, le second moyen de stockage 16 et le premier moyen de stockage 23 étant traversés dans cet ordre par le fluide réfrigérant, en mode chauffage du circuit 1. Application aux véhicules automobiles, FIGURE 1

Description

i CIRCUIT DE FLUIDE REFRIGERANT AVEC DEUX MOYENS DE STOCKAGE DU FLUIDE REFRIGERANT

Le secteur technique de la présente invention est celui des ensembles ou systèmes utilisés pour conditionner un flux d'air entrant dans un habitacle de véhicule automobile. Plus particulièrement, l'invention vise un circuit de fluide réfrigérant utilisé en mode de chauffage, autrement appelé pompe à chaleur, ou en mode de refroidissement. L'invention optimise l'architecture et les performances d'un tel circuit, tout en réduisant la quantité de fluide réfrigérant nécessaire au fonctionnement de ce circuit, à la fois selon le mode de chauffage et selon le mode de refroidissement. Un véhicule automobile est classiquement équipé d'une boucle ou circuit de climatisation à l'intérieur duquel circule un fluide frigorigène. Cette boucle comprend classiquement un compresseur, un condenseur, un détendeur et un évaporateur parcourus dans cet ordre par le fluide frigorigène. L'évaporateur est monté à l'intérieur d'une installation de ventilation, chauffage et/ou climatisation généralement placée dans l'habitacle du véhicule pour fournir à ce dernier un flux d'air chaud ou un flux d'air froid en fonction d'une demande de l'utilisateur du véhicule. Le condenseur est quant à lui classiquement installé en face avant du véhicule pour être traversé par le flux d'air extérieur au véhicule. Cette boucle de climatisation peut être utilisée en mode de refroidissement ou en mode de chauffage. En mode de refroidissement, le fluide réfrigérant est envoyé vers le condenseur où le fluide réfrigérant est refroidi par le flux d'air extérieur. Puis, le fluide réfrigérant circule vers le détendeur où il subit un abaissement de sa pression avant d'entrer dans l'évaporateur. Le fluide réfrigérant traversant l'évaporateur est alors chauffé par le flux d'air entrant dans l'installation de ventilation, ce qui se traduit corrélativement par un refroidissement de ce flux d'air dans le but de climatiser l'habitacle du véhicule. Le circuit étant une boucle fermée, le fluide réfrigérant retourne alors vers le compresseur.

En mode chauffage, le fluide est mis en circulation par le compresseur qui l'envoie vers l'évaporateur. Ce dernier se comporte alors comme un condenseur, où le fluide réfrigérant est refroidi par l'air circulant dans l'installation de ventilation. Cet air se chauffe donc au contact de l'évaporateur et apporte ainsi des calories à l'habitacle du véhicule. Après passage dans l'évaporateur, le fluide réfrigérant est détendu par un détendeur avant d'arriver dans le condenseur. Le flux d'air extérieur chauffe alors le fluide réfrigérant. Le flux d'air extérieur est par conséquent plus froid après son passage dans le condenseur comparé à sa température avant son passage au travers du condenseur. Le fluide réfrigérant retourne alors vers le compresseur. Une telle organisation a été améliorée en complétant la boucle de climatisation présentée ci-dessus par l'ajout d'un échangeur supplémentaire traversé par le fluide réfrigérant et dont la fonction est de chauffer l'air envoyé dans l'habitacle. Ainsi, cet échangeur dit « intérieur » se comporte comme un radiateur à la place de l'évaporateur, en mode de chauffage. Une boucle de climatisation telle qu'évoquée ci-dessus est divulguée dans le document US2009/0241573. On constate qu'une bouteille référencé 286 et un accumulateur référencé 34 sont tous deux parcourus par le fluide réfrigérant pendant le mode de chauffage mais également pendant le mode de refroidissement. Un premier inconvénient de cette organisation repose sur le fait qu'elle impose l'emploi d'une quantité importante de fluide réfrigérant. Un deuxième inconvénient réside dans le fait que cette organisation impose l'emploi d'une vanne pilotée reliée à la bouteille. L'échangeur de face avant devient ainsi une pièce compliquée puisque, en plus de la bouteille, il reçoit la vanne pilotée électriquement. Enfin, un troisième inconvénient réside dans l'absence d'optimisation du fonctionnement du circuit quand celui est opéré en mode de chauffage. Le but de la présente invention est donc de résoudre les inconvénients décrits ci-dessus principalement en proposant un circuit, ou boucle de climatisation, adapté au fonctionnement selon un mode de chauffage et selon un mode de refroidissement, une telle boucle présentant un moyen d'améliorer les performances du circuit au moins en mode de chauffage et qui permet, par ailleurs, de limiter la quantité de fluide réfrigérant embarquée dans le circuit.

L'invention a donc pour objet un circuit de fluide réfrigérant pour conditionner thermiquement un habitacle d'un véhicule, comprenant : - un compresseur destiné à mettre en circulation, par exemple à comprimer, le fluide réfrigérant, - un échangeur intérieur agencé pour assurer un échange thermique avec le fluide réfrigérant en vue de chauffer un flux d'air intérieur destiné à être envoyé dans l'habitacle, - un premier organe de détente installé entre l'échangeur intérieur et un échangeur extérieur, l'échangeur extérieur étant agencé pour assurer un échange thermique entre le fluide réfrigérant et un flux d'air, dit flux d'air extérieur, disposé à l'extérieur de l'habitacle, - un évaporateur agencé pour assurer un refroidissement du flux d'air intérieur par échange thermique avec le fluide réfrigérant, - un premier moyen de stockage du fluide réfrigérant installé en aval du premier organe de détente et en amont du compresseur, caractérisé par le fait qu'il comprend un second moyen de stockage du fluide réfrigérant installé entre une sortie d'une première portion d'échange thermique de l'échangeur intérieur ou de l'échangeur extérieur et le premier organe de détente, - la première portion d'échange thermique, le second moyen de stockage et le premier moyen de stockage étant traversés dans cet ordre par le fluide réfrigérant, en mode chauffage du circuit. Ainsi, une partie de la charge circulante de fluide réfrigérant est stockée dans le premier moyen stockage, autrement appelé première réserve, et cette partie est principalement utilisée pour le mode de refroidissement, alors qu'une autre partie de la charge circulante est stockée dans le second moyen de stockage, également appelé deuxième réserve, en vue de son utilisation en mode de chauffage. Le volume de stockage de fluide réfrigérant de ces moyens de stockage est ainsi réduit pour être adapté au mode de fonctionnement envisagé. De manière avantageuse, un seul desdits moyens de stockage est mise en oeuvre en mode de chauffage ou en mode de refroidissement de sorte qu'il s'opère un transfert de la réserve de fluide réfrigérant dans la période de transition du mode de chauffage vers le mode de refroidissement, et vise et versa.

Selon une première caractéristique de l'invention, le second moyen de stockage est installé entre la première portion d'échange thermique et une deuxième portion d'échange thermique de l'échangeur intérieur ou de l'échangeur extérieur. On comprend ici que le moyen de stockage est intégré à l'échangeur intérieur de sorte à former un ensemble unitaire ou monobloc. Selon une deuxième caractéristique de l'invention apparente en mode de chauffage, la première portion d'échange thermique est une zone de condensation du fluide réfrigérant alors que le second moyen de stockage sépare le fluide réfrigérant sortant de la première portion en une phase gazeuse et une phase liquide, ladite deuxième portion d'échange thermique étant une zone de sous-refroidissement du fluide réfrigérant à l'état liquide sortant du second moyen de stockage. L'échangeur intérieur est ainsi agencé pour réaliser la phase de condensation nécessaire au fonctionnement du cycle thermodynamique en mode de chauffage et le coefficient de performance du circuit est amélioré par une phase de sous-refroidissement consistant en un abaissement de la température du fluide réfrigérant en phase liquide par échange thermique avec le flux d'air intérieur envoyé dans l'habitacle ou un fluide caloporteur destiné à circuler dans un radiateur dédié au chauffage de l'air de l'habitacle. L'invention tire ainsi profit de l'échange thermique spécifique qui se réalise entre le flux d'air ou le fluide caloporteur et le fluide réfrigérant en phase liquide pour augmenter la quantité de calories transmises au flux d'air intérieur tout en minimisant l'énergie consommée par le compresseur. Selon une autre caractéristique de l'invention, le circuit comprend une première branche de circulation du fluide réfrigérant qui contourne l'échangeur intérieur, la circulation de fluide réfrigérant dans ladite première branche étant placée sous la dépendance d'un premier moyen de contrôle. Ce dernier à notamment la possibilité d'autoriser ou d'interdire la circulation dans la branche concernée, ce qui se traduit respectivement par une absence de circulation ou une autorisation de circulation du fluide réfrigérant dans l'échangeur intérieur. Selon encore une caractéristique de l'invention, le circuit comprend une deuxième branche de circulation du fluide réfrigérant qui contourne l'évaporateur, la circulation de fluide réfrigérant dans ladite deuxième branche étant placée sous la dépendance d'un deuxième moyen de contrôle. Ce dernier à notamment la possibilité d'autoriser ou d'interdire la circulation dans la branche concernée, ce qui se traduit respectivement par une absence de circulation ou une autorisation de circulation du fluide réfrigérant dans l'évaporateur. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le circuit comprend un échangeur interne agencé pour opérer un échange thermique entre le fluide réfrigérant situé entre l'échangeur intérieur et le premier organe de détente et le fluide réfrigérant situé en aval de l'échangeur extérieur. La présence de cet échangeur interne contribue à améliorer le rendement thermodynamique du circuit quand celui-ci est opéré en mode de chauffage. Le circuit comprend un deuxième organe de détente installé entre l'échangeur extérieur et l'évaporateur. Avantageusement, le premier moyen de stockage du fluide réfrigérant présente un volume interne au maximum deux fois supérieur à un volume interne du second moyen de stockage. Une telle structure contribue à l'objectif poursuivit par l'invention selon lequel la quantité de fluide réfrigérant est réduite. Avantageusement encore, le premier moyen de stockage est installé entre une première portion d'échange thermique et une deuxième portion d'échange thermique de l'échangeur extérieur.

Avantageusement et selon le mode de refroidissement, la première portion d'échange thermique est une zone de condensation du fluide réfrigérant, le premier moyen de stockage sépare le fluide réfrigérant sortant de la première portion en une phase gazeuse et une phase liquide, ladite deuxième portion d'échange thermique étant une zone de sous-refroidissement du fluide réfrigérant à l'état liquide sortant du premier moyen de stockage. Un tout premier avantage selon l'invention réside dans la possibilité de réduire la quantité de fluide réfrigérant chargé dans un circuit apte à opérer un mode de chauffage et un mode de refroidissement. Un autre avantage réside dans la possibilité de concevoir et fabriquer un échangeur de face avant de structure simple et qui ne comporte pas de vanne pilotée nécessaire au fonctionnement du mode de chauffage, comme présenté dans l'art antérieur cité ci-dessus. Enfin, un autre avantage non négligeable réside dans le fait que le circuit selon l'invention apporte une solution performante, c'est-à-dire à haut rendement, pour le mode de refroidissement mais également pour le mode de chauffage, tout en conservant un nombre de composants limité. D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins dans lesquels : -la figure 1 est une vue schématique d'un mode de réalisation du circuit selon l'invention, - la figure 2 est une vue schématique du mode de réalisation de la figure 1 5 fonctionnant selon un mode de chauffage, - la figure 3 est une vue schématique du mode de réalisation de la figure 1 fonctionnant selon un mode de refroidissement, - la figure 4 une vue schématique d'une variante du circuit selon l'invention, - la figure 5 est une vue schématique de la variante de la figure 4 10 fonctionnant selon un mode de chauffage, - la figure 6 est une vue schématique de la variante de la figure 4 fonctionnant selon un mode de refroidissement, - la figure 7 est une vue schématique d'une autre variante de réalisation de l'invention. 15 II faut noter que les figures exposent l'invention de manière détaillée pour mettre en oeuvre l'invention, lesdites figures pouvant bien entendu servir à mieux définir l'invention le cas échéant. La figure 1 illustre un circuit 1 selon l'invention. On s'attachera ci-après à décrire dans un premier temps l'architecture de ce circuit quel que soit le mode de 20 fonctionnement, puis, dans un deuxième temps, on décrira le parcours emprunté, ou apte à être emprunté, par un fluide réfrigérant circulant dans le circuit pour chacun des modes de fonctionnement. Les termes « amont » et « aval » employés ci-dessous se réfèrent au sens de déplacement du fluide considéré dans le composant considéré. 25 Sur les figures 2, 3, 5, 6, le circuit comprend des portions en trait plein symbolisant la circulation du fluide réfrigérant pendant le mode de fonctionnement considéré et des portions en trait pointillé dans lesquelles le fluide réfrigérant ne circule pas. Le circuit 1, autrement appelé boucle de climatisation ou circuit frigorigène, 30 est une boucle fermée à l'intérieur de laquelle un fluide réfrigérant circule. Le fluide réfrigérant est du type d'un fluide super-critique, tel que du dioxyde de carbone, par exemple, connu sous l'appellation R744. Il peut aussi être un fluide sous-critique, tel que l'hydrofluorocarbone connu sous l'acronyme R134a ou un fluide frigorigène à faible nuisance sur l'effet de serre, c'est-à-dire qui soit en mesure d'offrir une solution durable pour les climatiseurs automobiles, connu sous la dénomination HFO1234yf. Un tel circuit sert à conditionner, c'est-à-dire ajuster la température et l'humidité, de l'air présent dans un habitacle d'un véhicule automobile. Le fluide réfrigérant est mis en circulation par un compresseur 2, par exemple, entraîné par un moteur électrique, notamment intégré dans un boîtier du compresseur. La fonction de ce dernier est de mettre en circulation le fluide réfrigérant au sein du circuit en élevant sa pression et sa température. On notera que le compresseur 2 peut également être entraîné par une poulie mise en mouvement par un moteur à combustion interne monté sur le véhicule, notamment via une courroie. En sortie de compresseur 2, on trouve une première partie 3 du circuit 1 et une première branche 4 du circuit, la première branche étant installée en parallèle par rapport à la première partie 3. La première partie 3 et la première branche 4 débutent et se séparent l'une par rapport à l'autre en un point de divergence 5 et se terminent en un point de convergence 6 où la première partie 3 et la première branche 4 se rejoignent. Le point de divergence 5 est situé directement en aval du compresseur 2, c'est-à-dire entre un orifice d'évacuation du compresseur et une entrée de l'un quelconque des composants actifs sur le cycle thermodynamique installé soit dans la première partie 3, soit dans la première branche 4. Le point de convergence 6 est situé dans le circuit 1 directement en amont d'un orifice d'entrée d'un échangeur extérieur 7, c'est-à-dire entre l'orifice d'entrée de l'échangeur extérieur 7 et l'un quelconque des composants actifs sur le cycle thermodynamique installé soit dans la première partie 3, soit dans la première branche 4. La première partie 3 du circuit 1 comprend un échangeur intérieur 8 agencé pour assurer un échange thermique avec le fluide réfrigérant en vue de chauffer un flux d'air intérieur 9 envoyé dans l'habitacle. Cet échangeur est qualifié « d'intérieur » en ce sens qu'il est destiné à modifier la température du flux d'air intérieur 9 envoyé dans l'habitacle. Dans l'exemple de la figure 1, le fluide qui échange avec le fluide réfrigérant est un fluide liquide caloporteur qui circule dans une boucle secondaire 12. Ce fluide liquide caloporteur est chargé de transporter les calories dégagées par le fluide réfrigérant pour les amener dans un radiateur 10. Ce dernier est monté dans un boîtier 11 d'une installation de ventilation, chauffage et/ou climatisation qui interagit avec le circuit 1. Ce radiateur dissipe alors les calories transportées par le fluide caloporteur dans le flux d'air intérieur 9. La circulation du fluide liquide caloporteur est mise en oeuvre par une pompe 13, avantageusement entrainée par un moteur électrique. Dans une telle situation, l'échangeur intérieur 8 est un échangeur thermique fluide réfrigérant / fluide liquide et le radiateur 10 est un échangeur thermique fluide liquide / air. De manière alternative, l'invention peut être dépourvue de boucle secondaire. En effet, l'échangeur intérieur 8 est dans ce cas un échangeur thermique fluide réfrigérant / air et il est alors installé directement dans le boîtier 11 pour être traversé par le flux d'air intérieur à chauffer.

La première partie 3 du circuit 1 comprend encore un premier organe de détente 14 installé entre l'échangeur intérieur 8 et l'échangeur extérieur 7. Plus précisément, le premier organe de détente 14 est installé entre un orifice de sortie de l'échangeur intérieur 8 et l'orifice d'entrée de l'échangeur extérieur 7, le point de convergence 6 étant placé entre une sortie du premier organe de détente 14 et l'orifice d'entée de l'échangeur extérieur 7. Le premier organe de détente 14 est chargé d'abaisser la pression du fluide réfrigérant, et ainsi assurer une détente nécessaire au fonctionnement du cycle thermodynamique qui prend place dans le circuit 1 de fluide réfrigérant quand celui-ci fonctionne en mode de chauffage. En pratique, un tel organe de détente prend la forme d'un orifice fixe ou d'un détendeur thermostatique, comme illustré sur la figure 1. De manière alternative, un tel premier organe de détente 14 peut prendre aussi la forme d'un détendeur à commande électronique. L'organe de détente est de préférence une vanne thermostatique qui, dans le mode de chauffage du circuit, garantit une surchauffe optimale à la sortie de l'échangeur externe 7 afin d'améliorer la performance du circuit et d'assurer une protection du compresseur 2 contre l'absorption de fluide réfrigérant à l'état liquide lorsque le circuit est en mode de chauffage. L'échangeur intérieur 8 comprend une première portion d'échange thermique 15 dans laquelle prend place une phase de condensation du fluide réfrigérant de l'échangeur intérieur. Une réserve de fluide réfrigérant, ci-après appelé second moyen de stockage 16 de fluide réfrigérant, est installée dans la première partie 3 directement en aval de la première portion 15 de l'échangeur intérieur 8.

Autrement dit, le second moyen de stockage 16 du fluide réfrigérant est intercalé entre une sortie de la première portion 15 d'échange thermique de l'échangeur intérieur 8 et l'entrée du premier organe de détente 14. Dans l'exemple de réalisation illustré ici, le second moyen de stockage 16 du fluide réfrigérant est installé entre la première portion 15 d'échange thermique et une deuxième portion 17 d'échange thermique de l'échangeur intérieur. Le second moyen de stockage 16 est ainsi directement en aval de la première portion 15 et directement en amont de la deuxième portion 17 de l'échangeur intérieur 8. De manière avantageuse, un tel arrangement permet de réaliser un échangeur intérieur 8 qui comprend la première portion 15 d'échange thermique, le moyen de stockage 16 et la deuxième portion 17 d'échange thermique de manière unitaire ou monobloc. Un tel arrangement facilite l'intégration de ce composant dans le circuit 1. Le second moyen de stockage forme par exemple une bouteille présentant un orifice d'admission par lequel le fluide réfrigérant est admis dans une section supérieure d'un volume interne. Cet orifice d'admission est raccordé à la sortie de la première portion 15 d'échange thermique. Cette bouteille comprend un orifice de sortie installé en partie inférieure du volume interne, cet orifice de sortie étant directement raccordé à une entrée de la deuxième portion 17 d'échange thermique. La phase liquide présente dans le fluide réfrigérant s'accumule dans la partie inférieure du volume interne, ce qui conduit à alimenter la deuxième portion 17 d'échange thermique principalement en fluide réfrigérant à l'état liquide. La première branche 4 de circulation du fluide réfrigérant contourne l'échangeur intérieur 8 et la circulation de fluide réfrigérant dans cette première branche 4 est placée sous la dépendance d'un premier moyen de contrôle 18. Ce dernier autorise ou interdit le déplacement du fluide réfrigérant au sein de la première branche 4 de sorte à, respectivement empêcher ou forcer une circulation de fluide réfrigérant dans la première partie 3 du circuit 1. Un tel moyen de contrôle prend par exemple la forme d'une vanne deux voies montée sur la 2976656 io première branche 4 et pilotée électriquement mais il peut également s'agir d'une vanne trois voies installée en lieu et place du point de divergence 6 ou du point de convergence 5. Le circuit 1 comprend par ailleurs l'échangeur de chaleur référencé 7 qualifié 5 « d'extérieur », en ce sens qu'il est agencé pour réaliser un échange thermique entre un flux d'air extérieur 19 à l'habitacle du véhicule et le fluide réfrigérant qui circule dans le circuit 1. Un tel échangeur extérieur 7 peut être utilisé en tant que refroidisseur de gaz ou condenseur quand le circuit de fluide réfrigérant est opéré en mode de 10 refroidissement du flux d'air envoyé dans l'habitacle. Ce même échangeur peut également être utilisé en tant qu'évaporateur quand le circuit de fluide réfrigérant est opéré en mode chauffage du flux d'air envoyé dans l'habitacle. L'échangeur extérieur est partagé en une première portion 29 et une 15 deuxième portion 30 d'échange thermique, la première portion étant en amont de la deuxième portion selon le sens de déplacement du fluide réfrigérant dans l'échangeur extérieur. On notera que la deuxième portion 30 se comporte comme une portion de sous-refroidissement où le fluide réfrigérant à l'état liquide est refroidi. La surface frontale de cette deuxième portion 30, c'est-à-dire la face 20 recevant le flux d'air extérieur 19, représente avantageusement entre 30% et 50% de la surface totale de la face de l'échangeur extérieur 7 traversée par le flux d'air extérieur 19. Cette plage de valeurs s'entend dans un cas où la structure des portions est identique. Le circuit 1 comprend une deuxième partie 20 de circuit qui débute à un 25 orifice d'évacuation de l'échangeur extérieur 7 et se termine à un orifice d'admission du compresseur 2. Cette deuxième partie 20 traverse le premier organe de détente 14 quand celui-ci est un détendeur thermostatique. Cette deuxième partie 20 du circuit 1 comprend un évaporateur 21 agencé pour assurer un refroidissement du flux d'air intérieur 9 par échange thermique 30 avec le fluide réfrigérant. Cet évaporateur 21 est installé dans le boîtier 11 de sorte à être traversé par le flux d'air intérieur 9. Cet évaporateur 21 est placé en amont de l'échangeur intérieur 8, ou du radiateur 10 dans le cas où le circuit comprend une boucle secondaire 12, selon les sens de déplacement du flux d'air Il intérieur 9 dans le boîtier 11. Ce composant est un échangeur thermique destiné à refroidir le flux d'air intérieur 9 qui passe à son travers quand le circuit est en mode de refroidissement. Cet évaporateur assure également un assèchement du flux d'air intérieur 9 par condensation sur ses parois externes.

Intercalé entre l'orifice de sortie de l'échangeur extérieur 7 et l'orifice d'entrée de l'évaporateur 21, on trouve un deuxième organe de détente 22 chargé d'abaisser la pression du fluide réfrigérant, et ainsi assurer une détente nécessaire au fonctionnement du cycle thermodynamique qui prend place dans le circuit 1 de fluide réfrigérant. Un tel deuxième organe de détente 22 prend la forme d'un orifice calibré fixe, comme c'est le cas sur les figures, mais il peut également s'agir d'un détendeur à commande électronique ou d'un détendeur thermostatique. Le deuxième circuit 20 comprend encore un premier moyen de stockage 23 du fluide réfrigérant, ce premier moyen de stockage 23 est un dispositif distinct du 15 deuxième moyen de stockage 16. Le premier moyen de stockage 23 est installé en aval du premier organe de détente 14 et en amont du compresseur 2, avantageusement directement en amont du compresseur 2. Selon un exemple de réalisation, le premier moyen de stockage 23 du fluide 20 réfrigérant est installé directement en aval de l'évaporateur 21. Autrement dit, le premier moyen de stockage 23 est intercalé sur la deuxième partie 20 du circuit 1 entre un orifice de sortie de l'évaporateur 21 et l'orifice d'admission du compresseur 2. Le premier moyen de stockage 23 est formé, notamment, par un accumulateur, c'est-à-dire un contenant dans lequel s'accumule le fluide 25 réfrigérant comprenant un tube qui, d'un côté est relié à un orifice de sortie de l'accumulateur lui-même directement raccordé au compresseur 2, et de l'autre côté est agencé pour prélever le fluide réfrigérant à l'état gazeux. Le circuit 1 selon l'invention comprend en outre une deuxième branche 24 de circulation du fluide réfrigérant qui contourne l'organe de détente 22 et 30 l'évaporateur 21, la circulation de fluide réfrigérant dans cette deuxième branche étant placée sous la dépendance d'un deuxième moyen de contrôle 25. La deuxième partie 20 du circuit 1 et la deuxième branche 4 se séparent l'une par rapport à l'autre en un point de séparation 26 et se rejoignent en un point de mélange 27. Le point de séparation 26 est situé directement en aval de la sortie du fluide réfrigérant à basse pression de l'organe de détente 14, c'est-à-dire entre l'orifice de sortie de ce premier organe de détentel4 et l'entrée du deuxième organe de détente 22. Le point de mélange 27 est quant à lui placé directement en amont du premier moyen de stockage 23 de fluide réfrigérant, c'est-à-dire entre l'orifice de sortie de l'évaporateur 21 et un orifice d'entrée du premier moyen de stockage 23. Le deuxième moyen de contrôle 25 autorise ou interdit le déplacement du fluide réfrigérant au sein de la deuxième branche 24 afin de, respectivement empêcher ou autoriser une circulation de fluide réfrigérant dans une portion de la deuxième partie 20 du circuit 1, cette portion comprenant le deuxième organe de détente 22 suivi de l'évaporateur 21. Un tel moyen de contrôle prend par exemple la forme d'une vanne deux voies montée sur la deuxième branche 24 et pilotée électriquement mais il peut également s'agir d'une vanne trois voies installée en lieu et place du point de séparation 26 ou du point de mélange 27. Pour améliorer les performances du circuit 1 quand celui-ci est utilisé en mode de chauffage, le circuit 1 comprend un échangeur interne 28 agencé pour opérer un échange thermique entre le fluide réfrigérant qui circule entre l'échangeur intérieur 8 et le premier organe de détente 14 et le fluide réfrigérant qui circule en aval du premier organe de détente 14, avantageusement entre l'orifice de sortie de l'échangeur extérieur 7 et une entrée du deuxième moyen de contrôle 25. On comprend ici que cet échangeur interne 28 est placé d'une part dans la première partie 3 du circuit 1 et, d'autre part, dans la deuxième branche 25 qui contourne l'évaporateur 21. Cette échangeur interne 28 réalise un échange thermique entre une partie haute pression / haute température du fluide réfrigérant et une partie basse pression / basse température du fluide réfrigérant. Un tel échangeur interne contribue à l'amélioration des performances du circuit en mode de chauffage, tout en restant totalement neutre en mode de refroidissement, la partie basse pression étant alors contournée. Selon une caractéristique intéressante de l'invention, le premier moyen de stockage du fluide réfrigérant 23 présente un volume interne au moins deux fois supérieur à un volume interne du second moyen de stockage 16. Le volume interne de ces moyens de stockage est celui défini par la face interne d'une paroi délimitant ces moyens de stockage. Selon un exemple illustratif, le second moyen de stockage 16 présente un volume interne de 150 cm3 et le volume interne du premier moyen de stockage présente une valeur maximum comprise entre 400 et 700 cm3. La figure 2 montre le circuit 1 quand celui-ci est utilisé en mode de chauffage de l'habitacle. La description ci-dessous s'attache à décrire la circulation, ou l'absence de circulation, du fluide réfrigérant dans le circuit 1 et on se reportera à la figure 1 et à sa description pour connaître la structure des composants.

Dans ce mode de fonctionnement, le premier organe de contrôle 18 est fermé et le deuxième organe de contrôle 25 est ouvert. Le compresseur 2 élève la pression et la température du fluide réfrigérant et l'envoie vers la première partie 3 du circuit 1. Le fluide réfrigérant pénètre alors dans l'échangeur intérieur 8 et la première 15 portion 15 d'échange thermique se comporte comme une zone de condensation du fluide réfrigérant. Le second moyen de stockage 16 sépare le fluide réfrigérant sortant de la première portion 15 en une phase gazeuse et une phase liquide et alimente la deuxième portion 17 d'échange thermique en fluide réfrigérant à l'état liquide. 20 Cette deuxième portion se comporte ainsi comme une zone de sous-refroidissement du fluide réfrigérant à l'état liquide, ce qui permet d'améliorer les performances du cycle thermodynamique quand le circuit fonctionne en mode de chauffage. La charge de fluide réfrigérant est définie de telle sorte que le moyen de 25 stockage 16 emmagasine une quantité de liquide dans sa partie inférieure et que seule une masse circulante de fluide réfrigérant circule dans le circuit afin d'en assurer son fonctionnement. L'échangeur intérieur 8 dissipe les calories présentes dans le fluide réfrigérant à l'intérieur du fluide caloporteur ou directement dans le flux d'air 30 intérieur 9, selon le mode de réalisation évoqué ci-dessus. On assure ainsi le chauffage de l'air envoyé dans l'habitacle. Le fluide réfrigérant traverse alors le premier organe de détente 14 où il subit un abaissement de sa pression. Le fluide réfrigérant atteint alors l'échangeur extérieur 7 et traverse ce dernier en subissant un échauffement au bénéfice du flux d'air extérieur 9, ce qui provoque son évaporation et son changement d'état. Comme le deuxième organe de contrôle 25 est ouvert, le fluide réfrigérant emprunte la deuxième branche 24 pour rejoindre le premier moyen de stockage 23 en passant par le point de mélange 27. Le fluide réfrigérant ne traverse donc pas le deuxième organe de détente 22 et l'évaporateur 21. L'échangeur interne 28 est actif puisqu'il est traversé par le fluide réfrigérant soumis à haute température et par ce même fluide réfrigérant soumis à basse température.

La figure 3 montre le circuit 1 quand celui-ci est utilisé en mode de refroidissement de l'habitacle. La description ci-dessous s'attache à décrire la circulation, ou l'absence de circulation, du fluide réfrigérant dans le circuit 1 et on se reportera à la figure 1 et à sa description pour connaître la structure des composants. On notera que le fluide réfrigérant circule dans le même sens au coeur du circuit 1 que le sens de circulation pour le mode de chauffage présenté ci-dessus. Dans ce mode de fonctionnement, le premier organe de contrôle 18 est ouvert et le deuxième organe de contrôle 25 est fermé. Le compresseur 2 élève la pression et la température du fluide réfrigérant et l'envoie dans la première branche 4 du circuit 1 où il rejoint l'échangeur extérieur 7. Le fluide réfrigérant est alors refroidi par le flux d'air extérieur 9 qui traverse cet échangeur extérieur. Comme le deuxième organe de contrôle 25 interdit la circulation de fluide dans la deuxième branche 24 du circuit 1, le fluide réfrigérant rejoint le deuxième organe de détente où il subit un abaissement de sa pression.

Le fluide réfrigérant ainsi détendu pénètre dans l'évaporateur 21 où il refroidit le flux d'air intérieur 9 en vue de climatiser l'habitacle du véhicule. Le premier moyen de stockage 23 reçoit alors le fluide réfrigérant et sépare la phase liquide de la phase gazeuse pour autoriser cette dernière à circuler vers le compresseur 2.

L'échangeur intérieur 28 est ici inactif puisque le fluide réfrigérant est bifurqué au niveau du point de séparation 26 vers le deuxième organe de détente 22 Compte tenu de l'état d'ouverture de la vanne 18, le fluide réfrigérant refoulé par le compresseur circule principalement dans la branche 4. Toutefois, une quantité du fluide réfrigérant circule dans la branche 3 afin de maintenir cette branche sous une température haute, évitant par la même tout risque d'accumulation d'huile ou de réfrigérant.

Les figures 4 à 6 montrent une variante de réalisation du circuit 1 illustré aux figures 1 à 3. La description ci-dessous s'attache aux différences par rapport au circuit de la figure 1 et on se reportera à la description de cette dernière pour connaître la structure des composants similaires. Une première différence réside dans la localisation du premier moyen de stockage 23 du fluide réfrigérant. Ce dernier est ici intégré à l'échangeur extérieur 7, avantageusement de manière à former un composant unitaire avec cet échangeur. Le premier moyen de stockage 23 est installé entre une première portion 29 d'échange thermique et une deuxième portion 30 d'échange thermique de l'échangeur extérieur 7, où le fluide réfrigérant échange thermiquement avec le flux d'air extérieur 19. Le premier moyen de stockage 23 est formé, par exemple, par une bouteille présentant un orifice d'admission par lequel le fluide réfrigérant est admis dans une section supérieure d'un volume interne. Cet orifice d'admission est raccordé à la sortie de la première portion 29 d'échange thermique. Cette bouteille comprend un orifice de sortie installé en partie inférieure du volume interne, cet orifice de sortie étant directement raccordé à une entrée de la deuxième portion 30 d'échange thermique. Un tel circuit comprend une étape qualifiée de sous-refroidissement forcé pour les modes de chauffage et refroidissement de l'habitacle. Selon une variante de réalisation non représentée, le premier moyen de stockage 23 est situé entre la sortie de l'échangeur extérieur 7 et l'entrée de la vanne de détente 22. Dans ce cas, le fluide réfrigérant est à l'état liquide saturé et est envoyé à la vanne de détente 22 sans être au préalable sous-refroidi.

Une deuxième différence réside dans l'installation d'un deuxième échangeur interne 31. Ce dernier est actif en mode de refroidissement et inactif en mode de chauffage, en ce sens qu'il n'impacte nullement les performances du circuit en mode de chauffage. Il est installé entre le point de séparation 26 et l'entrée du deuxième organe de détente 22 pour ce qui est la partie haute pression / haute température du fluide réfrigérant. La partie du deuxième échangeur interne 31 emprunté par le fluide réfrigérant à basse pression et basse température est installé entre la sortie de l'évaporateur 21 et le point de mélange 27.

Une troisième différence apparaît dans le type d'organe de détente utilisé pour mettre en oeuvre le deuxième organe de détente. Dans le cas de cette variante de l'invention, le deuxième organe de détente 22 est de préférence un détendeur à commande thermostatique. La figure 5 montre la variante du circuit 1 selon le mode de chauffage. La circulation est similaire à celle décrite à la figure 2 et on se reportera à la description de celle-ci pour en connaître la structure. Le fluide réfrigérant pénètre dans le premier organe de détente 14 où il subit un abaissement de sa pression. Un tel abaissement conduit à une vaporisation du fluide réfrigérant par échange thermique entre ce dernier et le flux d'air extérieur 19 lors de sa circulation au sein de l'échangeur extérieur 7. Comme le fluide réfrigérant est à l'état diphasique, il traverse sans subir de perte de charge importante la première portion 29, puis le moyen de stockage 23 et enfin la deuxième portion 30. Dans ce mode de fonctionnement, le moyen de stockage se comporte comme un volume tampon qui n'a pas d'impacte sur la charge circulante, et encore moins sur les performances du circuit. La figure 6 montre la variante du circuit 1 selon le mode de refroidissement. La circulation est similaire à celle décrite à la figure 3 et on se reportera à la description de celle-ci pour en connaître la structure. Le fluide réfrigérant comprimé par le compresseur 2 est envoyé directement 25 dans l'échangeur extérieur 7 car le premier organe de contrôle 18 est ouvert. Le fluide réfrigérant circule donc la première branche 4. La première portion 29 d'échange thermique se comporte alors comme une zone de condensation du fluide réfrigérant puisque ce dernier dissipe des calories dans le flux d'air extérieur 19. En se refroidissant, le fluide réfrigérant devient 30 diphasique et la phase liquide s'accumule alors dans le premier moyen de stockage 23. Le premier moyen de stockage 23 est agencé pour que seul le fluide réfrigérant en phase liquide pénètre dans la deuxième portion 30 d'échange thermique, cette dernière se comportant alors comme une zone de sous-refroidissement du fluide réfrigérant à l'état liquide sortant du premier moyen de stockage 23. Comme le deuxième organe de contrôle 25 impose une circulation de fluide réfrigérant en direction du deuxième organe de détente 22, le deuxième échangeur interne 31 devient actif en ce sens qu'il autorise un échange thermique entre le fluide réfrigérant soumis à haute pression et haute température et le fluide réfrigérant soumis à basse pression et basse température. La figure 7 montre un circuit 1 proche de celui représenté à la figure 1 et les 1 o références désignent des composants similaires. On se reportera à la description de la figure 1 pour connaître la structure et l'organisation des composants identiques, l'explication ci-dessous se limitant aux différences entre la figure 7 et la figure 1. Dans cette variante de réalisation de l'invention, l'échangeur intérieur 8 ne 15 comprend que la première portion 15 d'échange thermique. Autrement dit, il ne comprend pas de second moyen de stockage placé immédiatement après la première portion, comme illustré à la figure 1. Ce second moyen de stockage 16 est ici installé sur l'échangeur extérieur 7, son entrée étant raccordée à la sortie de la première portion de l'échangeur 20 extérieur 7 et sa sortie étant raccordée à une entrée de la deuxième portion 30 d'échange thermique de l'échangeur extérieur. Le circuit comprend donc le premier moyen de stockage 23 installé directement en amont de l'entrée du compresseur 2, et le second moyen de stockage 16 intégré à l'échangeur extérieur 7.

25 La description ci-dessus emploi le terme « directement » pour qualifier la position d'un composant par rapport à un autre. Ce terme doit être compris en ce sens qu'un premier composant considéré est adjacent à une deuxième composant considéré, ou éventuellement relié l'un à l'autre exclusivement par un moyen de transport de fluide réfrigérant qui prend, par exemple, la forme d'un 30 conduit ou d'un tube, notamment flexible ou rigide. Autrement dit, le premier composant considéré est relié au deuxième composant considéré par un moyen inactif au regard du cycle thermodynamique qui s'opère dans le circuit.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Circuit (1) de fluide réfrigérant pour conditionner thermiquement un habitacle d'un véhicule, comprenant : - un compresseur (2) destiné à mettre en circulation le fluide réfrigérant, un échangeur intérieur (8) agencé pour assurer un échange thermique avec le fluide réfrigérant en vue de chauffer un flux d'air intérieur (9) destiné à être envoyé dans l'habitacle, un premier organe de détente (14) installé entre l'échangeur intérieur (8) et un échangeur extérieur (7), l'échangeur extérieur (7) étant agencé pour assurer un échange thermique entre le fluide réfrigérant et un flux d'air, dit flux d'air extérieur (19), disposé à l'extérieur de l'habitacle, un évaporateur (21) agencé pour assurer un refroidissement du flux d'air intérieur (9) par échange thermique avec le fluide réfrigérant, un premier moyen de stockage (23) du fluide réfrigérant installé en aval du premier organe de détente (14) et en amont du compresseur (2), caractérisé par le fait qu'il comprend un second moyen de stockage (16) du fluide réfrigérant installé entre une sortie d'une première portion (15, 29) d'échange thermique de l'échangeur intérieur (8) ou de l'échangeur extérieur (7) et le premier organe de détente (14), la première portion (15, 29) d'échange thermique, le second moyen de stockage (16) et le premier moyen de stockage (23) étant traversés dans cet ordre par le fluide réfrigérant, en mode chauffage du circuit (1).
2. 2. Circuit selon la revendication 1, dans lequel le second moyen de stockage (16) est installé entre la première portion (15) d'échange thermique et une deuxième portion (17, 30) d'échange thermique de l'échangeur intérieur (8) ou de l'échangeur extérieur (7).
3. 3. Circuit selon la revendication 2, dans lequel la première portion (15) d'échange thermique est une zone de condensation du fluide réfrigérant, le second moyen de stockage (16) sépare le fluide réfrigérant sortant de la première portion (15) en une phase gazeuse et une phase liquide, laditedeuxième portion (17, 30) d'échange thermique étant une zone de sous-refroidissement du fluide réfrigérant à l'état liquide sortant du second moyen de stockage (16).
4. 4. Circuit selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel est prévue une première branche (4) de circulation du fluide réfrigérant qui contourne l'échangeur intérieur (8), la circulation de fluide réfrigérant dans ladite première branche étant placée sous la dépendance d'un premier moyen de contrôle (18).
5. 5. Circuit selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel est prévue une deuxième branche (24) de circulation du fluide réfrigérant qui contourne l'évaporateur (21), la circulation de fluide réfrigérant dans ladite deuxième branche (24) étant placée sous la dépendance d'un deuxième moyen de contrôle (25).
6. 6. Circuit selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel est prévu un échangeur interne (28) agencé pour opérer un échange thermique entre le fluide réfrigérant situé entre l'échangeur intérieur (8) et le premier organe de détente (14) et le fluide réfrigérant situé en aval de l'échangeur extérieur (7).
7. 7. Circuit selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel est prévu un deuxième organe de détente (22) installé entre l'échangeur extérieur (7) et l'évaporateur (21).
8. 8. Circuit selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le premier moyen de stockage (23) du fluide réfrigérant présente un volume interne supérieur à un volume interne du second moyen de stockage (16).
9. 9. Circuit selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le premier moyen de stockage (23) est installé entre la première portion (29) d'échange thermique et la deuxième portion (30) d'échange thermique de l'échangeur extérieur (7).
10. 10. Circuit selon la revendication 9, dans lequel la première portion (29) d'échange thermique est une zone de condensation du fluide réfrigérant, le premier moyen de stockage (23) sépare le fluide réfrigérant sortant de la première portion (29) en une phase gazeuse et une phaseliquide, ladite deuxième portion (30) d'échange thermique étant une zone de sous-refroidissement du fluide réfrigérant à l'état liquide sortant du premier moyen de stockage (23).